核磁的原理及結(jié)構(gòu)（核磁的原理）

關(guān)于核磁的原理及結(jié)構(gòu)，核磁的原理這個問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、核磁共振主要是由原子核的自旋運(yùn)動引起的。

2、不同的原子核，自旋運(yùn)動的情況不同，它們可以用核的自旋量子數(shù)I來表示。

3、自旋量子數(shù)與原子的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)之間存在一定的關(guān)系，大致分為三種情況。

4、氫 譜 原子核的自旋　　核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號。

5、 　　I為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體，I為1/2的原子核可以看作是一種電荷分布均勻的自旋球體，1H，13C，15N，19F，31P的I均為1/2，它們的原子核皆為電荷分布均勻的自旋球體。

6、I大于1/2的原子核可以看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。

7、核磁共振現(xiàn)象　　原子核是帶正電荷的粒子，不能自旋的核沒有磁矩，能自旋的核有循環(huán)的電流，會產(chǎn)生磁場，形成磁矩(μ)。

8、 　　公式中，P是角動量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角動量之間的比值， 　　當(dāng)自旋核處于磁場強(qiáng)度為H0的外磁場中時，除自旋外，還會繞H0運(yùn)動，這種運(yùn)動情況與陀螺的運(yùn)動情況十分相象，稱為進(jìn)動，見圖8-1。

9、自旋核進(jìn)動的角速度ω0與外磁場強(qiáng)度H0成正比，比例常數(shù)即為磁旋比γ。

10、式中v0是進(jìn)動頻率。

11、 　　微觀磁矩在外磁場中的取向是量子化的，自旋量子數(shù)為I的原子核在外磁場作用下只可能有2I+1個取向，每一個取向都可以用一個自旋磁量子數(shù)m來表示，m與I之間的關(guān)系是： 　　m=I，I-1，I-2…-I 　　原子核的每一種取向都代表了核在該磁場中的一種能量狀態(tài)，其能量可以從下式求出： 　　正向排列的核能量較低，逆向排列的核能量較高。

12、它們之間的能量差為△E。

13、一個核要從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，必須吸收△E的能量。

14、讓處于外磁場中的自旋核接受一定頻率的電磁波輻射，當(dāng)輻射的能量恰好等于自旋核兩種不同取向的能量差時，處于低能態(tài)的自旋核吸收電磁輻射能躍遷到高能態(tài)。

15、這種現(xiàn)象稱為核磁共振，簡稱NMR。

16、 　　目前研究得最多的是1H的核磁共振，13C的核磁共振近年也有較大的發(fā)展。

17、1H的核磁共振稱為質(zhì)磁共振（Proton Magnetic Resonance），簡稱PMR，也表示為1H-NMR。

18、13C核磁共振（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance）簡稱CMR，也表示為13C-NMR。

19、1H的核磁共振　　1H的自旋量子數(shù)是I=1/2，所以自旋磁量子數(shù)m=±1/2，即氫原子核在外磁場中應(yīng)有兩種取向。

20、見圖8-2。

21、1H的兩種取向代表了兩種不同的能級， 　　因此1H發(fā)生核磁共振的條件是必須使電磁波的輻射頻率等于1H的進(jìn)動頻率，即符合下式。

22、 　　核吸收的輻射能大？ 　　式（8-6）說明，要使v射=v0，可以采用兩種方法。

23、一種是固定磁場強(qiáng)度H0，逐漸改變電磁波的輻射頻率v射，進(jìn)行掃描，當(dāng)v射與H0匹配時，發(fā)生核磁共振。

24、另一種方法是固定輻射波的輻射頻率v射，然后從低場到高場，逐漸改變磁場強(qiáng)度H0，當(dāng)H0與v射匹配時，也會發(fā)生核磁共振。

25、這種方法稱為掃場。

26、一般儀器都采用掃場的方法。

27、 　　在外磁場的作用下，1H傾向于與外磁場取順向的排列，所以處于低能態(tài)的核數(shù)目比處于高能態(tài)的核數(shù)目多，但由于兩個能級之間能差很小，前者比后者只占微弱的優(yōu)勢。

28、1H-NMR的訊號正是依靠這些微弱過剩的低能態(tài)核吸收射頻電磁波的輻射能躍遷到高能級而產(chǎn)生的。

29、如高能態(tài)核無法返回到低能態(tài)，那末隨著躍遷的不斷進(jìn)行，這種微弱的優(yōu)勢將進(jìn)一步減弱直至消失，此時處于低能態(tài)的1H核數(shù)目與處于高能態(tài)1H核數(shù)目相等，與此同步，PMR的訊號也會逐漸減弱直至最后消失。

30、上述這種現(xiàn)象稱為飽和。

31、 　　1H核可以通過非輻射的方式從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)，這種過程稱為弛豫，因此，在正常測試情況下不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。

32、弛豫的方式有兩種，處于高能態(tài)的核通過交替磁場將能量轉(zhuǎn)移給周圍的分子，即體系往環(huán)境釋放能量，本身返回低能態(tài)，這個過程稱為自旋晶格弛豫。

33、其速率用1/T1表示，T1稱為自旋晶格弛豫時間。

34、自旋晶格弛豫降低了磁性核的總體能量，又稱為縱向弛豫。

35、兩個處在一定距離內(nèi)，進(jìn)動頻率相同、進(jìn)動取向不同的核互相作用，交換能量，改變進(jìn)動方向的過程稱為自旋-自旋弛豫。

36、其速率用1/T2表示，T2稱為自旋-自旋弛豫時間。

37、自旋-自旋弛豫未降低磁性核的總體能量，又稱為橫向弛豫。

38、13C的核磁共振　　天然豐富的12C的I為零，沒有核磁共振信號。

39、13C的I為1/2，有核磁共振信號。

40、通常說的碳譜就是13C核磁共振譜。

41、由于13C與1H的自旋量子數(shù)相同，所以13C的核磁共振原理與1H相同。

42、 　　將數(shù)目相等的碳原子和氫原子放在外磁場強(qiáng)度、溫度都相同的同一核磁共振儀中測定，碳的核磁共振信號只有氫的1/6000，這說明不同原子核在同一磁場中被檢出的靈敏度差別很大。

43、13C的天然豐度只有12C的1.108％。

44、由于被檢靈敏度小，豐度又低，因此檢測13C比檢測1H在技術(shù)上有更多的困難。

45、表8-2是幾個自旋量子數(shù)為1/2的原子核的天然豐度。

46、核磁共振儀　　目前使用的核磁共振儀有連續(xù)波（CN）及脈沖傅里葉（PFT）變換兩種形式。

47、連續(xù)波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發(fā)射器、檢測器和放大器、記錄儀等組成（見圖8-5）。

48、磁鐵用來產(chǎn)生磁場，主要有三種：永久磁鐵，磁場強(qiáng)度14000G，頻率60MHz；電磁鐵，磁場強(qiáng)度23500G，頻率100MHz；超導(dǎo)磁鐵，頻率可達(dá)200MHz以上，最高可達(dá)500～600MHz。

49、頻率大的儀器，分辨率好、靈敏度高、圖譜簡單易于分析。

50、磁鐵上備有掃描線圈，用它來保證磁鐵產(chǎn)生的磁場均勻，并能在一個較窄的范圍內(nèi)連續(xù)精確變化。

51、射頻發(fā)射器用來產(chǎn)生固定頻率的電磁輻射波。

52、檢測器和放大器用來檢測和放大共振信號。

53、記錄儀將共振信號繪制成共振圖譜。

54、 　　70年代中期出現(xiàn)了脈沖傅里葉核磁共振儀，它的出現(xiàn)使13C核磁共振的研究得以迅速開展。

55、氫 譜　　氫的核磁共振譜提供了三類極其有用的信息：化學(xué)位移、偶合常數(shù)、積分曲線。

56、應(yīng)用這些信息，可以推測質(zhì)子在碳胳上的位置。

本文分享完畢，希望對大家有所幫助。

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